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CHRONOSの新しい仲間の研究見学とNARIT、チェンマイ大学の講演！
01/11/2026

CHRONOSの新しい仲間の研究見学とNARIT、チェンマイ大学の講演！

CHRONOS Thailand発足！新しい物理を目指して、アジアの科学者が手を取り合って問題を解決します！
28/10/2026

CHRONOS Thailand発足！
新しい物理を目指して、アジアの科学者が手を取り合って問題を解決します！

昔の研究仲間とチェンマイで偶然再会！私が講演するというニュースを見て、講演に参加してくれたそうです！
26/10/2026

昔の研究仲間とチェンマイで偶然再会！
私が講演するというニュースを見て、講演に参加してくれたそうです！

🌌 重力波物理学シリーズ20｜最終回発見が期待される重力波ランドスケープ〜いま、発見前夜の時代〜宇宙のエネルギーのうち、重力波はいったいどれくらいを占めているのでしょうか？現在、宇宙のエネルギー密度の約68%はダークエネルギー、約27%はダ...
25/10/2026

🌌 重力波物理学シリーズ20｜最終回
発見が期待される重力波ランドスケープ
〜いま、発見前夜の時代〜

宇宙のエネルギーのうち、重力波はいったいどれくらいを占めているのでしょうか？

現在、宇宙のエネルギー密度の約68%はダークエネルギー、約27%はダークマター、約5%は通常の物質だと考えられています。

重力波が占める割合はごくわずかで、1%以下と考えられています。しかし、そのエネルギーがどの周波数に、どれだけ存在しているのか、全体像はまだ分かっていません。

実は今、この謎に挑む重力波観測が大きな転換期を迎えています。

🔭 CMB偏光観測｜超低周波

Simons ObservatoryやLiteBIRDなどが、宇宙初期のインフレーションで生まれた原始重力波の痕跡を探します。今後数年で、スタロビンスキー模型が予言する信号に迫る観測感度が期待されています。

📡 パルサータイミングアレイ｜ナノヘルツ帯

宇宙に散らばる多数のパルサーを精密な時計として利用し、超大質量ブラックホール連星などが生み出す重力波背景を探索しています。すでに約4σの有力な兆候が報告されており、確定的な発見への期待が高まっています。

🛰️ LISA｜ミリヘルツ帯

宇宙空間に巨大なレーザー干渉計を構築し、地上では観測できない低周波重力波を探します。巨大ブラックホールの合体など、新たな重力波天文学を開拓する計画です。

💎 CHRONOS｜0.1–10 Hz

台湾・国立中央大学を中心とする国際共同研究で開発を進める次世代重力波望遠鏡です。ねじれ振り子とSagnacスピードメーターを組み合わせ、LISAとLIGOの間に残された未開拓の周波数帯に挑戦します。

🌍 LIGO・Virgo・KAGRA｜高周波帯

ブラックホールや中性子星の合体を観測してきた地上の重力波望遠鏡。さらなる感度向上により、2028年ごろには一部の理論モデルが予言する確率的重力波背景に迫る観測感度が期待されています。

✨ 宇宙全体の重力波エネルギーを測る時代へ

さまざまな周波数帯で観測が進み、重力波のエネルギー密度が測定され、あるいは厳しく制限されることで、これまで見えなかった宇宙の姿が明らかになるかもしれません。

宇宙初期の量子揺らぎから、巨大ブラックホールの進化、そして現在の宇宙まで。

異なる周波数の観測がつながり、宇宙の全歴史を一つの「重力波ランドスケープ」として描き出す。

私たちは今、その壮大な発見の前夜にいます。

全20回の重力波物理学シリーズは今回で最終回です。最後までお読みいただき、ありがとうございました！

#重力波 #宇宙物理学 #重力波天文学

🌌 宇宙が生まれた直後の重力波を、どうやって探すのでしょうか？宇宙誕生直後には、宇宙が一瞬で急激に膨張する「インフレーション」が起きたと考えられています。このとき量子ゆらぎから原始重力波が生まれ、その痕跡が宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に...
24/10/2026

🌌 宇宙が生まれた直後の重力波を、どうやって探すのでしょうか？

宇宙誕生直後には、宇宙が一瞬で急激に膨張する「インフレーション」が起きたと考えられています。このとき量子ゆらぎから原始重力波が生まれ、その痕跡が宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に残されている可能性があります。

その重要な手がかりが、光の偏光に現れるBモード偏光です。ただし、重力レンズ効果や銀河系の塵もBモードを作るため、極めて精密な観測が必要です。

現在、この挑戦を進めている代表的な計画が、Simons ObservatoryとLiteBIRDです。

🔵 ① Simons Observatory（SO）— 地上から宇宙最初の重力波を探す

南米チリのアタカマ砂漠、標高約5,200 mに建設された次世代CMB観測施設です。大気中の水蒸気が少ない高地で、微弱なマイクロ波の偏光を測定します。

SOは2種類の望遠鏡を組み合わせています。

🔭 SAT（小口径望遠鏡）
広い角度スケールの偏光を高感度に観測し、原始重力波によるBモードを探します。

🔭 LAT（大口径望遠鏡）
口径約6 mの望遠鏡で細かい角度構造を観測します。特に重力レンズ効果を測定し、その影響を取り除く「delensing」に重要です。

2026年10月、SOは3台のSATと1台のLATによる科学観測を進めています。さらにSATを6台へ増強するExtended計画が進められています。

🟣 ② LiteBIRD — 宇宙から全天のBモードを探す

LiteBIRDはJAXAが主導する国際共同衛星計画です。

地球から約150万km離れた太陽・地球系L2付近で、約3年間にわたり全天のCMB偏光を観測する予定です。

最大の特徴は、大気の影響を受けず、空全体に広がる大きな角度スケールのBモードを測定できることです。

12の周波数帯と約4,000個の超伝導TES検出器を使用する計画です。

TESは超伝導転移付近で電気抵抗が温度に敏感に変化する性質を利用した、極めて高感度な検出器です。約0.1 Kまで冷却し、宇宙から届くわずかな光のエネルギーを測定します。

2036年度の打ち上げを目指して開発が進められています。

🌏 ③ 地上と宇宙、なぜ両方必要なのか？

SOは特定の空を深く、高い角度分解能で観測し、重力レンズ効果を詳しく調べます。

LiteBIRDは宇宙から全天を観測し、特に大きな角度スケールのBモードに迫ります。

さらに、どちらの実験も複数の周波数で観測することで、銀河系の塵やシンクロトロン放射を分離します。

このように、地上と宇宙の観測は互いに補い合う関係にあります。

✨ ④ 原始重力波が発見されたら？

原始重力波の強さは、テンソル・スカラー比 (r) という量で表されます。

これを測定できれば、インフレーションが起きたエネルギースケールに迫ることができます。

つまり、Bモード偏光の探索は、宇宙が現在の姿になるはるか以前の、極めて高いエネルギーの物理を探る実験なのです。

宇宙最初の重力波は、まだ発見されていません。

しかし、地上のSimons Observatoryと宇宙のLiteBIRDによって、その探索は新たな時代に入ろうとしています。

#重力波物理学 #宇宙論

🌌 重力波物理学シリーズ 第18回原始重力波とBモード偏光〜宇宙の最初期に生まれた時空のさざなみ〜宇宙が誕生して間もない頃、まだ星も銀河も存在しない時代に、重力波が生まれていたかもしれません。その正体が「原始重力波」です。私たちがLIGOで...
24/10/2026

🌌 重力波物理学シリーズ 第18回
原始重力波とBモード偏光
〜宇宙の最初期に生まれた時空のさざなみ〜

宇宙が誕生して間もない頃、まだ星も銀河も存在しない時代に、重力波が生まれていたかもしれません。

その正体が「原始重力波」です。

私たちがLIGOで観測する重力波は、ブラックホールや中性子星の合体によって発生します。一方、原始重力波は、宇宙の最初期に起こった量子現象によって生まれたと考えられています。

🔭 原始重力波はどうやって生まれる？

① 量子揺らぎ
宇宙の極めて初期には、時空そのものにも小さな量子的揺らぎが存在していました。これが重力波のタネになります。

② インフレーション
宇宙が指数関数的に急膨張し、小さな量子揺らぎが宇宙論的なスケールまで引き伸ばされます。

③ ホライズンを超える
揺らぎの波長が宇宙のハッブル半径を超えると、その振幅はほぼ一定に保たれます。こうして初期宇宙の情報が残されます。

④ CMBにBモード偏光を作る
宇宙が膨張を続け、揺らぎが再びホライズンの中に戻ってくると、重力波は時間変化します。その影響が宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の偏光に、Bモードという特徴的なパターンを生み出す可能性があります。

🌀 EモードとBモードって何？

CMBの偏光には、大きく分けて2種類のパターンがあります。

🔵 Eモード偏光
放射状や同心円状のパターンで、主に宇宙の密度の揺らぎから生まれます。

🔴 Bモード偏光
渦を巻くようなパターンで、原始重力波によって作られる可能性があります。

ただし、重力レンズ効果や銀河系の塵などもBモードを作るため、慎重な観測が必要です。

✨ なぜ原始重力波を探すのか？

原始重力波が発見されれば、インフレーションの物理を検証する極めて重要な証拠になります。

さらに、重力波の強さを調べることで、宇宙の最初期のエネルギースケールを知る手がかりが得られます。

現在、インフレーション起源の原始重力波はまだ発見されていません。

Simons ObservatoryやLiteBIRDなどの観測計画が、その発見に挑戦しています。

138億年前の宇宙に刻まれた、量子の記憶。

その痕跡を、私たちは宇宙最古の光から探そうとしているのです。

#重力波物理学 #原始重力波 #インフレーション #宇宙論

🌌 重力波物理学シリーズ｜ナノヘルツ重力波を探せ！〜パルサータイミングアレイの原理〜宇宙には、何年もかけてゆっくり振動する重力波が存在すると考えられています。LIGOが観測する重力波は、1秒間に数十〜数千回も振動します。一方、今回紹介するの...
23/10/2026

🌌 重力波物理学シリーズ｜ナノヘルツ重力波を探せ！

〜パルサータイミングアレイの原理〜

宇宙には、何年もかけてゆっくり振動する重力波が存在すると考えられています。

LIGOが観測する重力波は、1秒間に数十〜数千回も振動します。一方、今回紹介するのは、**1回振動するのに数か月から数十年もかかる「ナノヘルツ重力波」**です。

こんなにゆっくりした重力波を、どうやって観測するのでしょうか？

その答えが、**パルサータイミングアレイ（PTA）**です。

🔵 ① パルサーは宇宙の時計

パルサーは、高速で自転する中性子星の一種です。

特に「ミリ秒パルサー」は、1秒間に数百回も自転し、非常に規則正しい周期で電波を放出します。

この性質を利用して、パルサーを宇宙の高精度な時計として使います。

🌍 ② 重力波が通ると時間がずれる？

パルサーからの電波が地球に届く途中で重力波が通過すると、時空の変化によって電波の到着時刻がわずかに変化します。

つまり、パルスが予測より少し早く、あるいは遅く届くのです。

このずれを「タイミング残差」と呼びます。

🔭 ③ 銀河系全体が巨大な望遠鏡に！

一つのパルサーだけでは、時間のずれが重力波によるものなのか判断できません。

そこで、銀河系に散らばる数十個以上のパルサーを、何年も観測し続けます。

重力波背景が存在すると、異なる方向のパルサーのタイミング残差に、特徴的な相関が現れます。

これは「Hellings–Downs相関」と呼ばれ、重力波背景を見つける重要な手がかりです。

⚫ ④ ターゲットは超大質量ブラックホール連星！

多くの銀河の中心には、太陽の数百万倍から数十億倍もの質量を持つブラックホールが存在します。

銀河同士が合体すると、中心のブラックホールが連星を形成し、公転しながら重力波を放出すると考えられています。

宇宙に存在する多数の連星からの重力波が重なり合うことで、「確率的重力波背景」が形成されます。

PTAは、この重力波背景から銀河の合体やブラックホールの成長の歴史を探ります。

✨ ⑤ 2023年、ついに有力な証拠が！

2023年、NANOGravをはじめ世界の複数の研究グループが、ナノヘルツ重力波背景の存在を支持する有力な証拠を報告しました。

複数のパルサーの観測データから、重力波背景に特徴的な相関が見つかったのです。

ただし、一般的な発見基準である5σには達しておらず、信号の起源を含めて研究が続いています。

🌠 宇宙そのものを望遠鏡にする！

LIGOは数kmのレーザー干渉計で重力波を観測します。

一方、PTAは銀河系に散らばるパルサーを利用して、はるかに低い周波数の重力波を探します。

将来はLISAやCHRONOSなど、異なる周波数を観測する重力波望遠鏡と組み合わせることで、宇宙の歴史をさらに詳しく調べられると期待されています。

宇宙に散らばる星々が、人類の重力波望遠鏡になる。

これがパルサータイミングアレイの魅力です！

📷 図：NANOGrav / Tonia Kleinを元に構成

#重力波 #宇宙 #パルサー #天文学

🌌 重力波物理学シリーズ 第16回「重力波だけじゃ無い！CHRONOSの豊富な物理」重力波望遠鏡は、重力波を観測するためだけの装置なのでしょうか？実は、そうではありません！台湾の国立中央大学（NCU）が中心となって国際共同研究を進めている新...
23/10/2026

🌌 重力波物理学シリーズ 第16回
「重力波だけじゃ無い！CHRONOSの豊富な物理」

重力波望遠鏡は、重力波を観測するためだけの装置なのでしょうか？

実は、そうではありません！

台湾の国立中央大学（NCU）が中心となって国際共同研究を進めている新しい重力波望遠鏡「CHRONOS（クロノス）」は、重力波だけでなく、量子力学、ダークマター、新しい重力理論、そして地震まで、幅広い物理学に挑戦する計画です。

その秘密は、非常に小さな力や動きを測定できる新しい精密計測技術にあります。

🔵 ① 量子物理学 — 量子力学の限界を超える

量子力学では、測定そのものが測定対象に影響を与えることがあります。

重力波望遠鏡では、光子の数の揺らぎによるショットノイズと、光が鏡を押す力の揺らぎによる輻射圧雑音が問題になります。

CHRONOSでは「サニャック・スピードメーター」という技術を使い、量子非破壊測定（QND）によって輻射圧雑音を抑えることで、標準量子限界（SQL）を超える精密測定を目指します。

🔴 ② ブラックホール — 中間質量ブラックホールの謎

ブラックホールには、太陽の数倍から数十倍程度のものや、銀河の中心に存在する超大質量ブラックホールがあります。

しかし、その中間に位置する「中間質量ブラックホール」には、まだ多くの謎が残されています。

CHRONOSが目指す0.1〜10 Hzの低周波数帯は、こうした重いブラックホールの合体を探る新しい観測領域です。

ブラックホールがどのように成長してきたのか、その歴史を解き明かす手がかりになるかもしれません。

🟢 ③ ダークマター — 見えない物質を探す

宇宙の物質の大部分は、正体不明のダークマターだと考えられています。

CHRONOSでは、特に非常に軽い粒子からなる「超軽量ダークマター」の探索を検討しています。

例えば、ベクトル型ダークマターは物体に周期的な力を及ぼす可能性があります。

一方、アクシオン型ダークマターは光や物質との相互作用を通じて、観測可能な変化を生み出す可能性があります。

極めて小さな運動や光学的な変化を測ることが、未知の粒子の発見につながるかもしれません。

🟠 ④ 湯川型重力 — ニュートンの法則は完全なのか？

ニュートンが発見した万有引力の法則。

実は、非常に短い距離でも完全に正しいのか、今なお実験的な検証が続いています。

もし未知の粒子が存在すると、通常の重力に加えて「第五の力」が働く可能性があります。

その代表例が「湯川型重力」です。

CHRONOSでは、微小な重力によるねじれを測定し、ニュートン重力からのわずかなずれを探す研究も進めています。

🔵 ⑤ 地球物理学 — 地震とレイリー波を重力で見る

地震が起きると、地面が揺れるだけでなく、地下の質量分布も変化します。

質量分布が変わると、重力場にも微小な変動が生まれます。

特に、地表付近を伝わる「レイリー波」は、地面を上下・前後に動かすだけでなく、周囲の重力場にも影響を与えます。

CHRONOSでは、このような地震に伴う重力勾配の信号を観測できる可能性を研究しています。

従来の地震計とは異なる情報を得ることで、地震現象や地下構造の理解につながるかもしれません。

🟣 ⑥ 宇宙論 — 宇宙の始まりを探る

宇宙には、さまざまな起源の重力波が重なり合った「確率的重力波背景」が存在する可能性があります。

その中には、初期宇宙の相転移や宇宙ひもなど、非常に高いエネルギーの物理現象から生まれた重力波も含まれるかもしれません。

CHRONOSでは、このような低周波数の重力波背景を探索し、宇宙初期の物理に迫ることを目指します。

✨ 重力波だけじゃない！

CHRONOSの特徴は、古典的な「ねじれ振り子」と、最先端の「量子精密計測」を組み合わせることです。

重力波の観測を目指して開発する技術が、未知の粒子や新しい力の探索、さらには地球の研究にもつながっていきます。

台湾のNCUを中心に、世界各国の研究者と協力して進めているCHRONOS計画。

一つの実験装置から、これほど多くの物理学に挑戦できる。

それこそが、CHRONOSの大きな魅力です！

※ CHRONOSは研究開発段階の計画であり、ここで紹介した観測や新物理の探索は将来の科学目標です。

#重力波 #量子物理学 #ダークマター #宇宙物理学

重力波物理学シリーズ 第15回重力波望遠鏡の小型化は可能か？重力波望遠鏡といえば、何kmもの長い腕を持つ巨大な装置。その観測を、10 m × 10 mの空間で実現できないでしょうか？この挑戦に取り組むのが、台湾国立中央大学が主導する6カ国共...
22/10/2026

重力波物理学シリーズ 第15回
重力波望遠鏡の小型化は可能か？

重力波望遠鏡といえば、何kmもの長い腕を持つ巨大な装置。その観測を、10 m × 10 mの空間で実現できないでしょうか？

この挑戦に取り組むのが、台湾国立中央大学が主導する6カ国共同実験「CHRONOS（クロノス）」です。

鍵になるのは、現代版キャベンディッシュ実験ともいえる「ねじれ振り子」。細い線でつるした棒が、水平面内でわずかに回転できる仕組みです。キャベンディッシュは、この仕組みを使って物体同士の微弱な引力を調べました。CHRONOSでは、重力波によって生じる微小な回転を捉えようとしています。

重力波がやってくると、時空の歪みが生み出す潮汐力によって、二つのバーの間の角度がわずかに変化します。測るのは、この「相対角度」の変化です。

なぜ、小型化につながるのでしょうか？

普通の振り子では、つるす線を長くするほど、ゆっくり揺れるようになります。LIGOの吊り鏡でも、吊り線の長さは振り子の共振周波数に関わります。

一方、ねじれ振り子では、回転を元に戻す力を非常に弱くできます。そのため、長い吊り線に頼らず、回転の共振周波数を低くできます。これが、小さな装置で低周波の重力波を狙うための重要な性質です。

CHRONOSの新しいポイントは、このトーションバーと「サニャック型スピードメーター」を融合したことです。

光は動きを測る道具ですが、光自身も鏡を押し、測定対象を揺らしてしまいます。スピードメーターは、二つのバーの相対角度の変化率、つまり相対的な回転速度に関係する量を読み取り、この測定による揺さぶりを抑えることを目指します。

さらに、サファイア製のバーを低温に冷やし、熱による不規則な揺れも抑えます。

「ねじれ振り子」「低温技術」「量子計測」。この三つを組み合わせ、低周波の重力波を狙う望遠鏡を小型化できる可能性を示したのが、CHRONOSの提案です。井上研は、この実験提案論文を2026年に提出しました。

目指す観測帯域は0.1〜10 Hz。地面の振動や周囲の重力場の変動など、克服すべき課題はあります。現在は、重力波観測の実現に向けて開発を進めています。

かつて微弱な引力を測ったねじれ振り子が、低温と量子計測の技術を得て、時空の歪みを探る装置へ。その可能性に挑むのがCHRONOSです。

#重力波 #ねじれ振り子 #量子計測 #台湾国立中央大学

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